Газовая смесь для сварки

Обновлено: 21.09.2024

Газосварка представляет собой процесс, при котором кромки соединяемых элементов нагреваются сгоранием горючих газов в смеси с кислородом. Газовая сварка своими руками применяется для изготовления и ремонта изделий из листовой стали толщиной 1-5 мм, чугуна, латуни, меди, алюминия, исправления литьевых дефектов, наплавки твердых сплавов. Сварочные материалы для газовой сварки включают: горючий газ (ацетилен, пропан, водород), технически чистый кислород, присадочную проволоку, флюсы, в случае их потребности при работе с конкретным металлом или сплавом.

Сварочная проволока: разновидности и особенности применения

В большинстве случаев для сварки газом используют сварочную проволоку, близкую по химическому составу к металлу изделия. Ее поверхность должна быть гладкой, очищенной от окалины и других загрязнений. Температура плавления присадочной проволоки не должна превышать температуру плавления основного металла. Если для сварки цветных металлов и сплавов — меди, латуни, свинца — нет соответствующей проволоки, применяют нарезанные из свариваемого металла полоски.

Сварочная проволока для газосварки

Способы ручной газосварки — левый или правый — выбирают в зависимости от положения шва в пространстве. При потолочном шве и правом способе сварочная проволока также играет роль препятствия для стекания металла.

Сварочная проволока для сварки газом изготавливается из:

низкоуглеродистых и легированных сталей; и его сплавов;
меди и ее сплавов.

Присадочные материалы для газовой сварки и наплавки чугуна выпускают в виде прутков, имеющих следующую маркировку:

А — для горячей газосварки, предусматривающей общий подогрев изделия;
Б — для сваривания изделий с местным подогревом;
НЧ-1, НЧ-2 — для низкотемпературной сварки отливок с тонкими и толстыми стенками соответственно;
БЧ, ХЧ — применяются для износостойкой наплавки.

Виды применяемых горючих газов

Баллон

Газовая сварка цветных металлов и углеродистых сталей чаще всего осуществляется с использованием ацетилена. Это объясняется высокой температурой пламени и хорошей теплотой сгорания. Ацетилен представляет собой газ с характерным запахом, который придают присутствующие в нем примеси фтористого водорода и сероводорода. При нагревании до 500 градусов и при определенных концентрациях в смесях с кислородом и воздухом ацетилен становится взрывоопасным. Образование ацетилена происходит в результате реакции карбида кальция с водой. Сам карбид кальция образуется в результате сплавления обожженной извести и кокса.

В качестве горючих могут использоваться нефтяной и пиролизный газы. Они представляют собой газовые смеси, образующиеся при термическом разложении нефти и ее продуктов. Применяются для сваривания, резки и пайки стальных деталей толщиной, не превышающей 3 мм, и для сварки цветных металлов и их сплавов. Природный газ является продуктом разработки газовых месторождений и на 93-99% состоит из метана.

Баллон

Технический пропан и пропан-бутановая смесь являются побочными продуктами при добыче и переработке нефти и естественных нефтяных газов. Их применяют при сваривании деталей толщиной до 6 мм, в отдельных случаях — до 12 мм. С помощью этих газов можно сваривать и паять чугун, цветные металлы и сплавы, осуществлять кислородную и кислородно-флюсовую резку, наплавку, напыление пластмасс.

Сваривание металла в домашних условиях с помощью водорода стала возможна благодаря разработке специальных электролизеров, которые могут работать и от домашней двухфазной, и от трехфазной сети. В этих аппаратах вода разлагается на кислород и водород, причем, в нужных для сварочного процесса пропорциях. Размерный ряд выпускаемых электролизеров позволяет охватить практически все виды газовой сварки, пайки, наплавки, порошкового напыления, ручной и машинной кислородной резки. Аппараты разной мощности позволяют производить как микросварку и микропайку, так и резку листовой стали толщиной порядка 300 мм.

Виды флюсов для газосварки

Газовая сварка меди, алюминия, магния и их сплавов сопровождается активным образованием оксидов на поверхности свариваемых металлов под воздействием кислорода, содержащегося в воздухе. Тугоплавкие оксиды значительно затрудняют сварочный процесс.

С целью защиты металлов от окисления при сваривании используют флюсы для газовой сварки, которые представляют собой специальные сварочные порошки или пасты. В качестве флюсов используют борную кислоту и прокаленную буру. Их наносят на кромки свариваемого металла, на сварочную проволоку и прутки. При температуре сварки легкоплавкие флюсы образуют шлаки, всплывающие на поверхность расплавленного металла и предохраняющие его от окисления.

Для тех, кто постоянно варит при помощи ручной дуговой сварки, актуальным является вопрос, как варить полуавтоматом.

Создание аппарата для контактной сварки своими руками поможет сэкономить кругленькую сумму. Подробную инструкцию вы найдете в этой статье.

Основы теоретической подготовки специалистов по газовой сварке

Для студентов, изучающих курс «Технология газовой сварки», реферат можно подготовить, используя следующую литературу:

Глизманенко Д. А. «Газовая сварка и резка металлов»;
Багрянский К. В. «Теория сварочных процессов»;
Геворкян В. Г. «Основы сварочного дела».

По курсу «Газовая сварка» реферат должен отразить следующие основные моменты:

Составы газовых смесей для сварки

Технологические особенности сварки металлов с привлечением инертных газов предусматривают использование специальных газовых смесей. Благодаря им качество сварочного шва существенно возрастает. Газовые смеси для сварки изготавливаются на основе таких известных составляющих, как гелий, кислород, аргон и углекислота.

Разновидности

Взятые в установленном техническими нормативами соотношении, перечисленные выше составляющие могут образовывать следующие смеси газов:

аргон плюс углекислота;
аргон в соединении с гелием и кислородом (водородом);
соединение углекислоты и кислорода.

Некоторые из этих комбинаций оптимально подходят для полуавтомата, в конструкции которого уже предусмотрена возможность их эффективного использования. Однако к рассмотрению этого вопроса удобнее будет перейти после более подробного ознакомления с основными сварочными смесями.

Аргон и углекислый газ

Подготовленная в определённой пропорции эта смесь газов наиболее продуктивна при работе с углеродистыми и низколегированными сталями. При сравнении эффективности данной комбинации с аналогичными показателями сварки на чистых газах обнаруживается, что этот сварочный состав облегчает струйный перенос вещества электрода.

Кроме того, швы на готовом изделии, в отличие от сваривания на чистой углекислоте, получаются более ровными и пластичными. При работе с указанной смесью газов заметно снижается возможность образования пор.

Аргон в сочетании с кислородом

Аргонокислородная смесь очень часто требуется для эффективного сплавления легированных и низколегированных сталей. Небольшая добавка кислорода в рабочую комбинацию позволяет не только исключить образование пор, но и заметно расширить возможности сварочных процедур.

Прежде всего, это касается изменения пределов регулировки токов, а также применения более широкого набора разновидностей сварочной проволоки. Естественно, что качество образуемого при этом сварочного шва заметно возрастает, вследствие чего смеси этого состава пользуются повышенным спросом.

Углекислота и кислород

Применение этой сварочной смеси газов позволяет получить требуемый положительный эффект, проявляющийся в следующем:

наблюдающееся во время сварки разбрызгивание металла ощутимо снижается;
вследствие этого улучшается качество формируемого шва;
повышается температура в рабочей зоне, что определённым образом влияет на эффективность проводимых работ (их производительность резко возрастает).

Однако у этого сварочного реагента имеется один существенный недостаток, связанный с повышенным окислением металла в зоне сварки. Как следствие, заметно ухудшаются механические параметры формируемого соединения. К тому же при данном соединении образуется вредный для человека угарный газ.

Особенности аргоновых и углекислотных соединений

Перед тем как определиться, какой газ использовать в смеси, надо рассмотреть особенности применения каждого их них.

Согласно ТУ 2114-001-99210100-09 все перечисленные выше составы могут формироваться в самых различных пропорциях, отличающихся процентным содержанием каждой из составляющих. В подавляющем большинстве таких пропорций аргон или кислород содержится в объёмах, составляющих основную массу вещества (от 88 до 98%). Дополняющие их добавки (углекислый газ, в частности) редко превышают в объёмном исчислении 5-15 %.

Аргон в пропорциональном соотношении с гелием чаще всего применяется с целью обработки цветных металлов и их производных. Основные типы заготовок, для обработки которых используется аргонодуговая сварка – это медные, алюминиевые, никелевые, а также хромоникелевые сплавы.

Сварочные смеси из сочетания аргона с углекислым газом нередко применяются с целью подогрева металла перед сваркой или постепенного его охлаждения по окончании работ. Как правило, такая процедура организуется в случаях крайней необходимости.

Этот газообразный состав достаточно взрывоопасен, так что работа в среде СО2 требует от оператора соблюдения мер безопасности при его подготовке и использовании.

Особого внимания требует процесс сваривания металлических заготовок в смесях с высоким содержанием углекислого газа. Дело в том, что при его соединении с кислородом воздуха образуется опасный для здоровья человека угарный газ, для защиты от которого оператор должен работать в специальной маске.

Таким образом, аргон и углекислота в сочетании с рядом активных добавок относятся к универсальным сварочным смесям газов, применяемым при работе с большинством марок чёрных и цветных металлов. Их сочетание наряду с высокой эффективностью использования отличается сравнительно низкой ценой.

Для полуавтоматов

При рассмотрении этого вопроса надо акцентировать внимание на соединениях аргона с водородом и гелием, которые широко применяются для сварки никеля, высоколегированных и нержавеющих сталей и их сплавов. Каждая из этих смесей классифицируется именно как газ для сварки на полуавтомате, однако, в определённых ситуациях они могут использоваться и просто для формовки.

Ещё одним вариантом сварочной смеси, рассчитанной на сваривание в полуавтоматическом режиме, является сочетание аргона и СО2 (углекислоты). В основу применения этого комбинированного состава заложен принцип максимальной защиты металла и сведения к минимуму вредных для него побочных эффектов.

В начале работы с этим составом, прежде всего, поджигается горелка, через сопло которой сварочную смесь из аргона и углекислоты подают в рабочую зону.

Обратите внимание, что эта же струя может предназначаться для подогрева металла, если этого требуют технические условия на сварку.

После запуска горелки и подогрева материала с помощью неплавкого электрода с вольфрамовым покрытием поджигается электрическая дуга. В то же самое время специальной кнопкой включается подача плавильной проволоки, для защиты которой и применяется данная смесь газов.

Качественная сварка всеми перечисленными методами предполагает грамотный расчёт объёмов требуемого газа, а также выбор оптимальной скорости подачи сварочной плавильной проволоки. С этой целью разработаны графики и типовые режимы обработки металлов, рассчитанные для каждого вида газообразной смеси индивидуально.

Температура горения сварочной смеси выбирается с тем расчётом, чтобы сам металл и проволока не плавились от неё, так что отключать горелку при разовом удалении от ванны совсем не обязательно.

По завершении формирования шва для его постепенного остывания нередко используют приём кратковременного подогрева тем же горючим составом (по необходимости).

С данными таблицы по сварочным смесям, рекомендуемым для работы с полуавтоматом, можно ознакомиться в таблице:

В заключение надо напомнить, что газовые смеси – это неотъемлемая составляющая некоторых видов сварочных работ, которая согласно спецификации относится к категории расходных материалов.

При их применении очень важно установить точное соотношение компонентов, благодаря которому удаётся добиться высоких показателей сварочного процесса. Это правило справедливо как для начинающих сварщиков, так и для профессионалов, располагающих богатым опытом работы в газовых средах.

Какая сварочная газовая смесь лучше?

Эффективность высокотемпературной обработки металлов повышают сварочные смеси защитных газов, используемых для создания защитного облака над расплавленным металлом. Специальные газосмеси использовать при сварке гораздо выгоднее, чем чистые газы. Разработано несколько стандартизированных составов, применяемых для углеродистых, низко- и высоколегированных сталей и цветных металлов.

Экспериментально доказано, что смеси повышают качество расплава, снижают количество металлических брызг, увеличивают производительность работы сварщика. Сварочные швы становятся пластичными, заметно стабилизируется горение дуги. Влияние вредных факторов снижается за счет уменьшения задымленности, улучшаются условия труда.

Свойства и назначение

Сварочная смесь, создающая защитное облако над ванной расплава способна оказывать на процесс сварки как положительное, так и отрицательное воздействие. Инертные газы ведут себя по-разному:

Аргон за счет ионизации воздуха поддерживает дугу и обеспечивает качественный перенос металла. При работе с толстостенными заготовками, прокатом из металлов, имеющих высокую теплопроводность, аргон, характеризующийся слабой отдачей энергии, малоэффективен.
Гелий с этой точки зрения предпочтительнее, но меньше влияет на стабильность горения дуги и не улучшает перенос металла присадки на поверхность заготовок.
Углекислый газ обеспечивает хорошую защиту за счет высокой плотности, снижает разбрызгивание жидкого металла.

Каждый отдельный газ обладает уникальными свойствами, в смеси они нивелируют отрицательное воздействие отдельных компонентов, усиливают положительное влияние. Составы подбирались методом проб и ошибок с целью повышения качества швов и скорости сварки.

В смеси защитные газы намного эффективнее защищают ванну расплава, снижают вероятность образования дефектов.

Смеси газов

Для сварки используют 4 газообразных бесцветных вещества, вытесняющие из рабочей зоны:

водород, способствующий охрупчиванию металлов;
азот, образующий твердые шлаковые соединения;
кислород, активно окисляющий металлы.

Вытеснение газовоздушных компонентов происходит за счет высокой плотности защитных газов, они формируют малоподвижное облако. У всех сварочных смесей газов удельный вес больше, чем у воздуха. Концентрация компонентов подбиралась экспериментальным путем, учитывалось влияние газов на режим сварки. Смеси на основе аргона значительно расширяют возможности сварки, повышают эффективность работы сварщиков. Минимизируют риски образования дефектов в сварочных швах.

Для сваривания цветных металлов, профиля и проката из высоколегированных сталей используется сварочная смесь аргона и углекислоты. Аргон снижает активность углекислоты, а CO₂ увеличивает теплопередачу аргона. Сварка углеродистых и низколегированных сталей в защитном облаке Ar+CO₂ намного эффективнее, чем в каждом отдельном газе. При концентрации углекислоты в пределах 20% толстостенные металлические конструкции провариваются даже при сильной загрязненности поверхности.

Аргон и кислород

Состав применяют для сваривания низколегированных и легированных никелем сталей. При небольшой концентрации кислорода удается избежать пористости швов, аргон препятствует образованию окислов. Комбинация Ar+O₂ применяется с различными видами сварочной проволоки, расширяет возможности сварочного процесса за счет повышения энергии дуги, стабильного горения. Металл быстрее проваривается. Формируются ровные шовные валики при равномерном прогреве присадочного прутка. Прочность соединения увеличивается за счет расширения диффузионного слоя.

Аргон и гелий

Инертные газы сочетают в разных пропорциях. Самые распространенные составы 7:3 и 1:1. Композиция Ar+He используется при работе с различными металлами:

чугуном различной плотности;
с низколегированными и легированными сталями с высоким содержанием никеля и хрома;
цветными сплавами на основе меди, алюминия;
тугоплавкими заготовками.

Смесь инертных газов исключает образование окалины, трещин, раковин. Часто применяется в наукоемких отраслях для автоматической сварки, где требуется высокое качество швов.

Аргон и водород

Комбинация Ar+H разрабатывалась для соединения сталей с аустенитной структурой, обладающих жаропрочностью. Смесь обеспечивает эластичность швов, процент водорода зависит от марки стали, львиную долю композиций составляет аргон, формирующий плотное защитное облако.

Аргон и активные газы

Концентрация углекислого газа в подобных газосмесях не превышает 20%, кислорода – 2%. При работе с тонкими видами проката и профиля снижают концентрацию углекислого газа, увеличивают содержание кислорода для быстрого прогрева заготовок в месте соединения. При работе с толстыми деталями повышают содержание углекислого газа. Для работы с медными сплавами в композицию вводят незначительное количество азота.

Что лучше: сварочная смесь или углекислота?

Чем лучше варить, специалисты решают самостоятельно, учитывая прочность соединений, затраты на расходные материалы. Для изоляции расплава, образуемого в процессе сварки, можно использовать инертные газы аргон и гелий, углекислоту или сварочную смесь. С введением инертных газов, которые не взаимодействуют с расплавом, в активные, снижается способность углерода растворяться в жидком металле. СО₂ – активный газ, при использовании в чистом виде он насыщает стали и цветные металлы.

Преимущества применения газосмеси:

облегчается струйный перенос электродной наплавки;
швы получаются более пластичные;
снижается риск образования пористости;
ускоряется процесс расплавления металла;
увеличивается прочность соединений;
меньше дымление, выделяемые вещества удерживаются в зоне расплава;
при неравномерной подаче присадочной проволоки сохраняется ритмичность работы;
из-за минимизации разбрызгивания снижается расход электродов и проволоки.

Достоинства сварки в атмосфере углекислого газа:

низкая стоимость;
возможность варить в любом пространственном положении;
хорошая проварка стыков.

Производительность сварочных работ при использовании специальных смесей, защищающих ванну расплава от окисления, повышается на 50%, при этом потребление электроэнергии не увеличивается.

Подбор сварочной смеси для полуавтомата

Присадочная проволока выпускается без защитного покрытия, в полуавтоматах предусмотрена подача защитных газов. Их смешивают с расчетом, чтобы создавалась нужная температура горения, при которой металлические заготовки и проволока не слишком быстро расплавлялись. При рациональном подборе газосмеси для полуавтоматической сварки упрощается процесс формирования швов.

Таблица выбора газосмеси для различных сплавов:

При использовании вольфрамового электрода и проволочной присадки применяют составы из двух инертных газов:

НН-1 (полное название Helishield-Н3), в этой смеси концентрация гелия в пределах 30%, аргона не более 70%. газосмесь обеспечивает более эффективный нагрев, увеличивается скорость плавления металла, формируется ровная поверхность шва.
НН-2 (международная маркировка Helishield-H5) – это в равных пропорциях смешанные два инертных газа: аргон и гелий. Универсальная смесь применяется для соединения черных и цветных заготовок практически любой толщины.

Компонентный и количественный состав оказывает влияние практически на все параметры и режим сварки металлов.

Применение смесей

Бескислородные смеси выбирают при скоростной проходке и сварке цветных металлов. Они дают великолепные чистые швы с гладким профилем, окисление поверхности незначительное, обеспечивают низкий уровень армирования и обеспечивает высокую скорость проходки. Придают стабильность электрической дуге при соединении материалов толще 9 мм, снижают вероятность появления дефектов шва.

При подаче газовой смеси полуавтоматом снижается скорость подачи проволоки, быстрее нагревается горелка. Приходится корректировать режим работы, подбирать массивные головки. Для качественной работы со смесями необходимы профессиональные навыки.

При выборе готовых сварочных газовых смесей с кислородом учитывают особенности составов. К-2 считается идеальным для черных и низколегированных сталей. Другие разрабатывались для металла различной толщины, глубокого провара и сварки тонкостенного листа, профиля без деформации. Кислородосодержащие составы применяются для коротких и длинных швов, реставрационной наплавки изношенных деталей. Могут использоваться повсеместно: для роботов-автоматов, ручной, полуавтоматической сварки во всех пространственных положениях. Выбирают специальные составы для профилированного проката из сортовых сталей, для наплавки.

При ручной сварке важно соблюдать расстояние от заготовок до сопла. Необходимо постоянно поддерживать расстояние в пределах 15–20 мм от стыка, чтобы не допустить непроваров. Горелка размещается под прямым углом. Следует учитывать, что кислородные смеси увеличивают текучесть расплавленного металла, при работе в потолочном и вертикальном положении возможны проблемы.

Самостоятельное смешивание газов

Теоретически смесь можно приготовить непосредственно на рабочем месте, на сварочных участках предусмотрены специальные посты с установкой ротаметров – аппаратов, контролирующих расход компонентов за единицу времени из каждого баллона. По показателям ротаметров с помощью редукторов регулируют состав газовой смеси, подаваемой к рабочим местам сварщиков.

При работе с несколькими баллонами одновременно состав сварочной смеси не будет идеальным. Делая газосмеси самостоятельно невозможно добиться точного процентного содержания компонентов до десятых. Обязательно увеличится расход газов и, соответственно, присадки.

Защитный сварочный газ – оптимальная смесь, используемая при термической обработке металлов. Готовые составы заказывают у специализированных поставщиков или непосредственно на заводах-изготовителях.

Разновидности газовых смесей для сварки полуавтоматом. Классификация, различия и области применения

Выбор необходимой смеси будет зависеть от вида свариваемых материалов.

Какие газовые смеси используются для сварки полуавтоматом

Полуавтоматом чаще всего работают:

со стальными сплавами, чугуном;
с легированными сталями — нержавейка, разные виды жаропрочных;
с цветными металлами — алюминием, медьсодержащими: латунь, бронза.

Работа с другими материалами затруднена тем, что нет соответствующей присадочной проволоки, поставляемой в стандартных катушках. Создают смеси в соответствии с ТУ 2114-002-45905715-2011.

В качестве составных газов применяют:

аргон — ГОСТ 10157-79 (высшие сорта);
азот — ГОСТ 9293-74 (особой чистоты 1 сорта);
двуокись углерода — ГОСТ 8050-85 (высшие сорта);
кислород — ГОСТ 5583-78 (технический, первые сорта);
гелий — ТУ 0271-135-31323949- 2005 (марка «А»);
водород — ГОСТ Р 51673-2000 (первые сорта).

Допускается использование готовых смесей, однако, содержание компонентов в полученной смеси должно соответствовать техническим регламентам.

Краткое описание газов, применяемых при создании смесей

Аргон — бесцветный газ без запаха и вкуса, негорюч и нетоксичен. Однако любая смесь Ar с иными газами может вытеснить кислород из помещения, что способно привести к удушью работников, если доля кислорода упадёт ниже 19% от общего объема. Аргон тяжелее воздушной смеси и способен скапливаться в плохо проветриваемых помещениях у пола.

Азот — газ бесцветный и негорючий. Без запаха и вкуса, нетоксичен. Однако скопление газообразной смеси азота может вызвать кислородную недостаточность и даже удушье при уменьшении концентрации кислорода менее 19% от объёма.

Углекислота — газ без цвета, не воспламеняется и нетоксичен, отличается специфическим кисловатым вкусом. Максимально допустимая концентрация соединения в воздухе рабочей зоны 9 г/м3 (что равно 0,5% объёма). Если концентрация становится больше 5%, то двуокись углерода может оказать вредное влияние на физическое состояние работников. Углекислота в полтора раза тяжелее воздушной смеси и способна скапливаться в непроветриваемых помещениях у пола, в ямах. При снижении концентрации кислорода в воздухе ниже 19% наступает кислородное голодание, удушье.

Гелий — бесцветный газ, не имеет вкуса и запаха, нетоксичен и негорюч, легче смеси воздуха, поэтому накапливается вверху цехов.

Кислород — бесцветный негорючий газ без запаха и вкуса, хотя сам не является токсичным и взрывоопасным, однако, будучи сильным окислителем, значительно повышает предрасположенность иных материалов к горению. Если кислород накапливается в воздухе цехов, это может стать причиной возникновения возгораний и впоследствии — пожаров. Важно, что объемная доля газа в рабочих (производственных) зонах не должна быть более 23%.

Аргон, углекислота и кислород

Сочетание гелия (70%) и аргона (30%) позволит работать с любыми толстыми сплавами:

При этом увеличится скорость сварки за счёт исключения операции по предварительному подогреву деталей. Количество дефектов — пористость швов, трещины — будет сведено к минимуму.

Минусом следует считать высокую стоимость таких смесей из-за высокого содержания редкого гелия. Поэтому используют подобные пропорции при сварке особо ответственных конструкций — при создании изделий для космоса или ВПК.

Аргон плюс гелий (по 50%) — смесь считается универсальной инертной. Благодаря этому, можно работать с большинством сплавов — как с цветными, так и чёрными. Состав из 70% аргона и 30% гелия по сравнению с чистым аргоном лучше охлаждает зону сварки, применяется для соединения деталей средней толщины, если нужно получение швов с минимумом дефектов. Смесь из 60% аргона, 38% гелия и 2% углекислоты используют для сварки легированных и конструкционных углеродистых сплавов. Дуга при этом получается стабильной, уменьшается количество брызг.

Применяют на производстве при работе с аустенитными (жаропрочными) сплавами. Смесь позволяет улучшить характеристики полученного шва, добиться большей эластичности. Часто применяют при работе во время создания космической и авиатехники. Процент содержания химических элементов зависит от марки сталей.

От чего зависит расход газа при сварке

Установку силы обдува сварочной ванны следует устанавливать, учитывая:

тип материала — определяется опытным путём;
толщину заготовок — для работы с толстыми понадобится больше газа;
диаметр электрода (проволоки).

Также придётся принять во внимание условия в цехе или на площадке. При наличии сквозняков, открытого ветра следует либо защищать рабочее место ширмами, либо увеличивать расход газовой смеси.

Для уменьшения расхода газа во время работы следует тщательно проверять соединения шлангов, исправность редукторов, элементов горелки и сварочного полуавтомата.

Критерии выбора защитного газа для полуавтоматической сварки. Виды используемых газов

В отличие от ручной дуговой сварки использование полуавтомата в большинстве случаев предполагает проведение работ непокрытым плавящимся электродом, что требует постоянной защиты сварочной ванны от пагубного воздействия атмосферного воздуха. Кроме того, некоторые металлы, склонные к быстрому поверхностному окислению, предъявляют особые требования к количеству и качеству внешней среды вокруг стыка свариваемых заготовок.

Какие газы используются для сварки полуавтоматом

Надежную защиту сварочных ванн при полуавтоматической сварке обеспечивают активные газы (метод MAG) и инертные газы (метод MIG), а также их смеси. Они формируют среду, непроницаемую для атмосферного воздуха, и удерживают ее с момента начала плавления до кристаллизации ванны. Выбор конкретного защитного материала определяется составом и характеристиками заготовок, режимом сварки, требуемым качеством шва. Рассмотрим самые востребованные газы.

Аргон

Одноатомный инертный газ аргон (Ar) нашел широкое применение как в чистом виде, так и в составе газовых смесей. Он тяжелее воздуха, бесцветен, не пахнет и не ощущается в воздухе, но опасен в больших концентрациях. Чаще всего аргон используют для соединения заготовок из цветных металлов и их сплавов, в том числе хрупких и химически активных.

Среди достоинств газа:

предотвращение всех посторонних химических реакций;
глубокое проплавление при малой ширине шва;
быстрый поджиг и стабильное горение дуги;
относительно малый расход.

Главным недостатком аргона является его дороговизна. Кроме того, в некоторых случаях газ может способствовать повышенному разбрызгиванию металла из сварочной ванны, а также не всегда обеспечивает достаточную энергию дуги.

Так, соединение толстых заготовок из тугоплавких материалов чаще проводится не чистым аргоном, а аргоносодержащими смесями.

Гелий

«Главный инертный газ» гелий (He) намного легче воздуха, не имеет цвета и запаха. Чаще всего чистый гелий используют для ответственной сварки заготовок из алюминия и его сплавов. При работе с другими цветными металлами могут использоваться смеси Ar-He и Ar-He-CO₂ с различными пропорциями компонентов. Применение чистого гелия в MIG- и TIG-сварке дает такие преимущества:

высокая теплопроводность и, как следствие, возможность наложения широких швов;
высокая энергия дуги, незначительно изменяющаяся при изменении ее длины;
надежная изоляция сварочной ванны от любого химического воздействия.

Однако важно помнить, что гелий дорого стоит и быстро расходуется. Ему свойственно усиливать разбрызгивание расплавленного материала, а с поджигом дуги в гелиевой среде у неопытного сварщика могут возникнуть большие сложности.

Углекислый газ

Углекислота относится к активным газам, она в 1,5 раза тяжелее воздуха, бесцветна и имеет едва различимый запах. Является единственным неинертным газом, который можно применять в чистом виде. Чаще всего углекислый газ используют для защиты сварочной ванны при работе порошковыми электродами и/или на короткой дуге. Это связано с такими его преимуществами:

крайне высокая энергия дуги;
быстрое и глубокое проплавление;
очень низкая стоимость.

Углекислый газ не полностью исключает посторонние химические реакции, поэтому не рекомендуется к использованию в чистом виде с активными металлами.

Кроме того, он делает дугу нестабильной и провоцирует разбрызгивание расплавленного вещества, что затрудняет сварку.

Пиролизный газ

При нагревании древесных и некоторых других волокон до температуры не менее 450℃ выделяется несколько газов (водород, метан, этан, пропилен и т. п.), которые, смешиваясь, образуют пиролизный газ с температурой горения до 1100℃. По сравнению с другими средами пиролизная обладает такими преимуществами:

простота синтеза;
относительная дешевизна;
щадящая проработка сварочной ванны без риска прожогов заготовок.

При этом материал не исключает вероятность возникновения окислительных реакций при работе с химически активными металлами. Его совместное использование с другими газами не рекомендуется, а вот обеднение путем удаления лишних фракций может улучшить качество пиролизного газа.

Водород

Одноатомный газ водород – самое распространенное и самое легкое вещество в мире. При его горении выделяется до 140 кДж тепла на каждый грамм, что в 2,5 раза превышает энергоотдачу природного газа и в 1,5-2 раза – инертных веществ. При использовании в качестве защитной сварочной среды водород гарантирует:

равномерное проплавление ванны;
формирование относительно узкого аккуратного шва;
легкий поджиг и стабильное горение дуги;
защиту от подавляющего большинства окислительных реакций.

Газ дешев и легко синтезируется в промышленных условиях. Использовать его рекомендуется для сваривания толстых заготовок, в том числе из тугоплавких металлов.

Главный риск здесь связан со взрывоопасностью сжатого водорода и водородно-кислородной смеси (т. н. гремучий газ). Поэтому к условиям заполнения, хранения и использования водородных баллонов предъявляются особые требования.

Коксовый газ

Материал выделяется при нагреве каменного угля до температуры 900-1100℃. Его основными компонентами являются водород, метан и оксиды карбона, кроме того, могут содержаться смолы, сероводород, аммиак. Наличие этих примесей делает коксовый газ непригодным для сварки большинства цветных металлов. При работе со стальными заготовками коксовая среда гарантирует:

осторожную проработку стыка без перекала и прожига;
стабильное горение дуги;
низкое разбрызгивание.

Для улучшения свойств шва проводится физико-химическое очищение коксового газа, в процессе которого частично улавливаются и связываются механические примеси, удаляются нежелательные газовые фракции.

Критерии и особенности выбора газа

Выбор типа защитной среды для полуавтоматической сварки осуществляется на основе сведений о виде и марке металла заготовок, что, в свою очередь, указывает на их физико-химические особенности. В случае сваривания разнородных материалов основным считается менее стабильный и/или более тугоплавкий. Кроме того, должны учитываться:

Геометрические параметры заготовок и способ их подготовки под сварку.
Наличие и вид термообработки заготовок.
Технологические особенности сварочного процесса, требования к качеству шва.
Технические характеристики используемого оборудования и расходных материалов.
Внешние условия, в том числе: температура, влажность, наличие и сила ветра, удобство доступа к стыку.
Экономические показатели (стоимость и расчетный расход газа).

В таблице ниже приведены популярные виды металлов, а также газы и газовые смеси, рекомендуемые в качестве защитной среды для их сварки.

Материал	Сталь низкоуглеродистая	Сталь легированная, средне- или высокоуглеродистая	Алюминий и алюминийсодержащие сплавы
Ar	Да	Да	Да
He	Нет	Нет	Да
CO₂	Да	Да, ограниченно	Нет
Ar+CO₂	Да	Да	Нет
Ar+O₂	Да	Да, ограниченно	Нет
Ar+He	Нет	Да	Да
Ar+CO₂+O₂	Да	Да, ограниченно	Нет
Ar+H₂	Да, ограниченно	Да	Нет
Ar+He+CO₂	Да	Да	Нет
He+Ar+CO₂	Нет	Да	Нет

Для MIG- и MAG-сварки подходят все указанные газы, для метода TIG рекомендуются аргон или гелий в чистом виде, а также их смесь. Иногда при работе с плавящимся электродом используют смесь аргона с водородом. Важно учитывать, что от правильного выбора защитного газа зависят:

качество и аккуратность шва;
безопасность проведения работ;
финансовые и трудовые затраты.

Не допускается смена защитной среды в процессе сварки, даже если она проходит послойно с полной кристаллизацией. Подача газа должна начинаться за 15-30 секунд до поджига дуги и завершаться после затвердевания ванны.

Читайте также: